豎流式沉澱池

一、概述

沉澱池是分(fēn)離懸浮物(wù)的一種常用(yòng)處理(lǐ)構築物(wù)。

   用(yòng)于生物(wù)處理(lǐ)法中(zhōng)作(zuò)預處理(lǐ)的稱為(wèi)初次沉澱池。對于一般的城市污水，初次沉澱池可(kě)以去除約30％的BOD5與55％的懸浮物(wù)。設置在生物(wù)處理(lǐ)構築物(wù)後的稱為(wèi)二次沉澱池，是生物(wù)處理(lǐ)工(gōng)藝中(zhōng)的一個組成部分(fēn)。

   沉澱池常按水流方向來區(qū)分(fēn)為(wèi)平流式、豎流式及輻流式等三種。

    1．平流式沉澱池

   池型呈長(cháng)方形，廢水從池的一端流人，水平方向流過池子，從池的另一端流出。在池的進口處底部設貯泥鬥，其它部位池底有(yǒu)坡度，傾向貯泥鬥。

    2．豎流式沉澱池

   池型多(duō)為(wèi)圓形，亦有(yǒu)呈方形或多(duō)角形的，廢水從設在池中(zhōng)央的中(zhōng)心管進入，從中(zhōng)心管的下端經過反射闆後均勻緩慢地分(fēn)布在池的橫斷面上，由于出水口設置在池面或池牆四周，故水的流向基本由下向上。污泥貯積在底部的污泥鬥。

    3．輻流式沉澱池  

   輻流式沉澱池亦稱輻射式沉澱池。池型多(duō)呈圓形，小(xiǎo)型池子有(yǒu)時亦采用(yòng)正方形或多(duō)角形。池的進、出口布置基本上與豎流池相同，進口在中(zhōng)央，出口在周圍。但池徑與池深之比，輻流池比豎流池大許多(duō)倍。水流在池中(zhōng)呈水平方向向四周輻(射)流，由于過水斷面面積不斷變大，故池中(zhōng)的水流速度從池中(zhōng)心向池四周逐漸減慢。泥鬥設在池中(zhōng)央，池底向中(zhōng)心傾斜，污泥通常用(yòng)刮泥(或吸泥)機械排除。

   沉澱池由五個部分(fēn)組成即：進水區(qū)、出水區(qū)、沉澱區(qū)、貯泥區(qū)及緩沖區(qū)。進水區(qū)和出水區(qū)的功能(néng)是使水流的進入與流出保持均勻平穩，以提高沉澱效率。沉澱區(qū)是池子的主要部位。貯泥區(qū)是存放污泥的地方，它起到貯存、濃縮與排放的作(zuò)用(yòng)。緩沖區(qū)介于沉澱區(qū)和貯泥區(qū)之間，緩沖區(qū)的作(zuò)用(yòng)是避免水流帶走沉在池底的污泥。

   沉澱池的運行方式，有(yǒu)間歇式與連續式兩種。

   在間歇運行的沉澱池中(zhōng)，其工(gōng)作(zuò)過程大緻分(fēn)為(wèi)三步：進水、靜置及排水。污水中(zhōng)可(kě)沉澱的懸浮物(wù)在靜置時完成沉澱過程，然後由設置在沉澱池壁不同高度的排水管排出。

   在連續運行的沉澱池中(zhōng)，污水是連續不斷地流入與排出。污水中(zhōng)可(kě)沉顆粒的沉澱是在流過水池時完成，這時可(kě)沉顆粒受到由重力所造成的沉速與水流流動的速度兩方面的作(zuò)用(yòng)。水流流動的速度對顆粒的沉澱有(yǒu)重要的影響。

二、沉澱池的一般設計原則及參數

1．設計流量

   沉澱池的設計流量與沉砂池的設計流量相同。在合流制的污水處理(lǐ)系統中(zhōng)，當廢水是自流進入沉澱池時，應按大流量作(zuò)為(wèi)設計流量；當用(yòng)水泵提升時，應按水泵的組合流量作(zuò)為(wèi)設計流量。在合流制系統中(zhōng)應按降雨時的設計流量校核，但沉澱時間應不小(xiǎo)于30min。

    2，沉澱池的隻數

   對城市污水廠，沉澱池的隻數應不少于2隻。

    3．沉澱池的經驗設計參數

   對于城市污水處理(lǐ)廠，如無污水沉澱性能(néng)的實測資料時，可(kě)參照經驗參數選用(yòng)。

   4．沉澱池的有(yǒu)效水深、沉澱時間與表面水力負荷的相互關系，一般參照設計規範。

    5．沉澱池的幾何尺寸

   沉澱池超高不少于0.3m；緩沖層高采用(yòng)0.3—0.5m；貯泥鬥斜壁的傾角，方鬥不宜小(xiǎo)于60º，圓鬥不宜小(xiǎo)于55º；排泥管直徑不小(xiǎo)于200mm。

    6．沉澱池出水部分(fēn)

   一般采用(yòng)堰流，在堰口保持水平。出水堰的負荷為(wèi)：對初沉池，應不大于 2．9Us·m；對二次沉澱池，一般取1.5～2.9L/s·m。有(yǒu)時亦可(kě)采用(yòng)多(duō)槽出水布置，以提高出水水質(zhì)。

    7．貯泥鬥的容積

   一般按不大于2日的污泥量計算。對二次沉澱池，按貯泥時間不超過2小(xiǎo)時計。

    8．排泥部分(fēn)

沉澱池一般采用(yòng)靜水壓力排泥，靜水壓力數值如下：初次沉澱池應不小(xiǎo)于 14.71kPa(1.5mH20)；活性污泥法的二沉池應不小(xiǎo)于8.83kPa(0.9mH20)；生物(wù)膜法的二沉池應不小(xiǎo)于11.77kPa(1.2mH20)。

三、平流式沉澱池

1．平流式沉澱池的構造及工(gōng)作(zuò)特點

    為(wèi)使人流污水均勻與穩定的進入沉澱池，進水區(qū)應有(yǒu)整流措施。人流處的擋闆，一般高出池水水面0.1—0.15m，擋闆的浸沒深度應不少于0.25m，一般用(yòng)0.5～1.0m，擋闆距進水口0.5～1.0m。

   平流式沉澱池的出流裝(zhuāng)置。

   出水堰不僅可(kě)控制沉澱池内的水面高度，而且對沉澱池内水流的均勻分(fēn)布有(yǒu)直接影響。沉澱池應沿整個出流堰的單位長(cháng)度溢流量相等，對于初沉池一般為(wèi)250m3／m·d，二沉池為(wèi)130～250m3／m·d。據齒形三角堰應用(yòng)普遍，水面宜位于齒高的1/2處。為(wèi)适應水流的變化或構築物(wù)的不均勻沉降，在堰口處需要設置能(néng)使堰闆上下移動的調節裝(zhuāng)置，使出口堰口盡可(kě)能(néng)水平。

 堰前應設置擋闆，以阻攔漂浮物(wù)，或設置浮渣收集和排除裝(zhuāng)置。擋闆應當高出水面0.1～0.15m，浸沒在水面下0.3～0.4m，距出水口處0.25～0.5m。

   多(duō)鬥式沉澱池，可(kě)以不設置機械刮泥設備。每個貯泥鬥單獨設置排泥管，各自獨立排泥，互不幹擾，保證沉泥的濃度。在池的寬度方向污泥鬥一般不多(duō)于兩排。

    2．平流式沉澱池的設計

   沉澱池功能(néng)設計的内容包括沉澱池的隻數、沉澱區(qū)的尺寸和污泥區(qū)尺寸等。

四、豎流式沉澱池

    1．豎流式沉澱池的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)

   在豎流式沉澱池中(zhōng)，污水是從下向上以流速v作(zuò)豎向流動，廢水中(zhōng)的懸浮顆粒有(yǒu)以下三種運動狀态：①當顆粒沉速u>v時，則顆粒将以u-v的差值向下沉澱，顆粒得以去除；②當u=v時，則顆粒處于随遇狀态，不下沉亦不上升；③當u時，顆粒将不能(néng)沉澱下來，而會随上升水流帶走。由此可(kě)知，當可(kě)沉顆粒屬于自由沉澱類型時，其沉澱效果(在相同的表面水力負荷條件下)豎流式沉澱池的去除效率要比平流式沉澱池低。但當可(kě)沉顆粒屬于絮凝沉澱類型時，則發生的情況就比較複雜。一方面，由于在池中(zhōng)的流動存在着各自相反的狀态，就會出現上升着的顆粒與下降着的顆粒，同時還存在着上升顆粒與上升顆粒之間、下降顆粒與下降顆粒之間的相互接觸、碰撞，緻使顆粒的直徑逐漸增大，有(yǒu)利于顆粒的沉澱。

   豎流式沉澱池的平面可(kě)為(wèi)圓形、正方形或多(duō)角形。池的直徑或池的邊長(cháng)一般不大于8m，通常為(wèi)4～7m，也有(yǒu)超過10m的。為(wèi)了降低池的總高度，污泥區(qū)可(kě)采用(yòng)多(duō)隻污泥鬥的方式。

   豎流式沉澱池的深、寬(徑)比一般不大于3，通常取2。

   豎流式沉澱池設置中(zhōng)心管。污水在中(zhōng)心管内的流速對懸浮顆粒的去除有(yǒu)一定的影響。當中(zhōng)心管底部不設反射闆時，其流速不應大于 30mm/s，如設置反射闆，流速可(kě)取100mm/s)/s。在反射闆的阻擋下，水流由垂直向下變成向反射闆四周分(fēn)布。水從中(zhōng)心管嗽叭口與反射闆間流出的速度一般不大于20mm/s，水流自反射闆四周流出後均勻地分(fēn)布于整個池中(zhōng)，并以上升流速v緩慢地由下而上流動，可(kě)沉顆粒向下沉至污泥區(qū)，經過澄清後的上清液從設置在池壁頂端的堰口溢出，通過出水槽流出池外。

   其餘各部分(fēn)的設計與平流沉澱池相似。

五、輻流式沉澱池

   輻流式沉澱池是一種大型沉澱池，池徑可(kě)達100m，池周水深1.5～3.0m。有(yǒu)中(zhōng)心進水與周邊進水兩種型式。

   沉澱于池底的污泥一般采用(yòng)刮泥機刮除。刮泥機由刮泥闆和桁架組成，刮泥闆固定在桁架底部，桁架繞池中(zhōng)心緩慢地轉動，将沉于池底的污泥推入池中(zhōng)心處的泥鬥中(zhōng)，污泥在泥鬥中(zhōng)可(kě)利用(yòng)靜水壓力排出，亦可(kě)用(yòng)污泥泵抽吸。對輻流式沉澱而言，目前常用(yòng)的刮泥機械有(yǒu)中(zhōng)心傳動式刮泥機和吸泥機以及周邊傳動式的刮泥機與吸泥機等。為(wèi)了刮泥機的排泥要求，輻流式沉澱池的池底坡度平緩，常取i=0．05。當池徑較小(xiǎo)時，亦有(yǒu)采用(yòng)多(duō)鬥排泥。這一形式的污泥鬥與豎流式沉澱池相似。

周邊進水輻流式沉澱池的人流區(qū)在構造上有(yǒu)兩個特點：①進水槽斷面較大，而槽底的孔口較小(xiǎo)，布水時的水頭損失集中(zhōng)在孔口上，故布水比較均勻；②進水擋闆的下沿深入水面下約2／3深度處，距進水孔口有(yǒu)一段較長(cháng)的距離，這有(yǒu)助于進一步把水流均勻地分(fēn)布在整個人流區(qū)的過水斷面上，而且廢水進入沉澱區(qū)的流速要小(xiǎo)得多(duō)，有(yǒu)利于懸浮顆粒的沉澱。池子的出水槽長(cháng)度約為(wèi)進水槽的1／3左右，池中(zhōng)水流的速度，從低到高。但生産(chǎn)實踐表明，這種型式的池子并沒有(yǒu)取得預想的效果。

六、斜流沉澱池

    1．斜流式沉澱池的構造

   斜流式沉澱池是根據淺池理(lǐ)論，在沉澱池的沉澱區(qū)加斜闆或斜管而構成。它由斜闆(管)沉澱區(qū)、進水配水區(qū)、清水出水區(qū)、緩沖區(qū)和污泥區(qū)組成。

   按斜闆或斜管間水流與污泥的相對運動方向來區(qū)分(fēn)，斜流式沉澱池有(yǒu)同向流和異向流兩種。在污水處理(lǐ)中(zhōng)常采用(yòng)升流式異向流斜流沉澱池.

   導向流斜流沉澱池中(zhōng)，斜闆(管)與水平面呈60º角，長(cháng)度通常為(wèi)1.0m左右，斜闆淨距(或斜管孔徑)一般為(wèi)80～100mm。斜闆(管)區(qū)上部清水區(qū)水深為(wèi)0.7～1.0m，底部緩沖層高度為(wèi)1.0m。

    2．斜流沉澱池在廢水處理(lǐ)中(zhōng)的應用(yòng)

斜流沉澱池具(jù)有(yǒu)沉澱效率高、停留時間短、占地少等優點，在給水處理(lǐ)中(zhōng)得到比較廣泛的應用(yòng)，在廢水處理(lǐ)中(zhōng)的應用(yòng)不普遍。在選礦水尾礦漿的濃縮、煉油廠的含油廢水的隔油等已有(yǒu)較成功的經驗，在印染廢水處理(lǐ)和城市污水處理(lǐ)中(zhōng)也有(yǒu)應用(yòng)。

七、提高沉澱池沉澱效果的有(yǒu)效途徑

   沉澱池是污水處理(lǐ)工(gōng)藝中(zhōng)使用(yòng)廣泛的一種處理(lǐ)構築物(wù)，但實際運行資料表明，無論是平流式、豎流式還是輻流式沉澱池，都存在着去除率不高的問題，通常在1.5—2h的沉澱時間裏，懸浮顆粒的去除率一般隻有(yǒu)50％～60％，另一方面這些沉澱池的占地面積較大，體(tǐ)積亦比較龐大。

   除可(kě)以用(yòng)斜流沉澱池提高沉澱池的分(fēn)離效果和處理(lǐ)能(néng)力，其它方法還有(yǒu)：對污水進行曝氣攪動以及回流部分(fēn)活性污泥等。

   曝氣攪動是利用(yòng)氣泡的攪動促使廢水中(zhōng)的懸浮顆粒相互作(zuò)用(yòng)，産(chǎn)生自然絮凝。采用(yòng)這種預曝氣方法，可(kě)使沉澱效率提高5％～8％，1m3廢水的曝氣量約 0.5m3左右。預曝氣方法一般應在專設的構築物(wù)——預曝氣池或生物(wù)絮凝池内進行。

   将剩餘活性污泥投加到人流污水中(zhōng)去，利用(yòng)污泥的活性，産(chǎn)生吸附與絮凝作(zuò)用(yòng)，這一過程稱為(wèi)生物(wù)絮凝。這一方法已在國(guó)内外得到廣泛應用(yòng)。采用(yòng)這種方法，可(kě)以使沉澱效率比原來的沉澱池提高10％～15％，BOD5的去除率也能(néng)增加 15％以上，活性污泥的投加量一般在100～400mg／L之間。

在工(gōng)業污水處理(lǐ)中(zhōng)，由于水質(zhì)水量的不均勻性，一般均設置污水調節池，在調節中(zhōng)布置一些曝氣設備，可(kě)以有(yǒu)效地提高污水處理(lǐ)程度，而且還可(kě)以免除在調節池中(zhōng)沉積污泥的清理(lǐ)工(gōng)作(zuò)